Ново рекордно неутрино: Учените озадачават космическите източници!

Ново рекордно неутрино: Учените озадачават космическите източници!

Детекторът за неутрино IceCube, който се намира на Южния полюс и се простира до 2,5 километра дълбоко в леда, се използва от 2009 г. за изследване на източниците на космически лъчи. Учените, включително изследователи от Рурския университет в Бохум, са изправени пред предизвикателството, че повечето от откритите неутрино идват от земната атмосфера. Този факт затруднява ясното идентифициране на космическите източници. Неутриното са известни като „призрачни частици“, защото преминават през материята, без да взаимодействат с нея. Но IceCube наскоро постигна значителен напредък: беше открито космическо неутрино с изключително висока енергия с енергия от 220 петаелектронволта, което е 22 квадрилиона пъти енергията на електрон. Това откритие беше уловено от телескопа Kilometer Cube Neutrino Telescope (KM3NeT) в Средиземно море и представлява нов рекорд в астрономията на неутрино, след като IceCube преди това откри неутрино при 6,5 петаелектронволта и 10 петаелектронволта.

Изследователите продължават да работят интензивно, за да определят произхода на тези неутрино. Произходът на наскоро откритото неутрино и процесът на неговото генериране в момента са неясни, възможни източници могат да бъдат активни свръхмасивни черни дупки или експлозии на свръхнови. Заредените частици, като протони, се отклоняват от магнитни полета, което затруднява проследяването на техния произход. Проф. д-р Анна Франковяк, която ръководи работната група по астрономия с много дължини на вълни и много съобщения, се надява да открие свръхнова в Млечния път, която може да произведе голям брой неутрино.

Подобряване на методите за откриване

За да подобри откриването и анализа на неутрино, екипът на IceCube разработва нови технологии. Като част от предварителната фаза на Gen2 на надстройката на IceCube, която е планирана да бъде завършена до 2024 г., се разработват интелигентни системи за отчитане за предаване на данни, както и нови, по-мощни оптични сензори. Тези сензори могат да събират почти три пъти повече светлина от сегашните модели. Използването на 24-пикселови сензори вместо еднопикселови сензори и превключватели на дължината на вълната за подобряване на предаването на светлина се очакват по-нататъшни постижения.

Методите за машинно обучение също се използват за по-ефективно класифициране на неутрино събития. Тези технологии позволяват ускорено филтриране на съответните данни от измерванията, позволявайки на екипа да направи дори слабите сигнали по-видими. През 2023 г. сигналът за неутрино на Млечния път беше направен видим, което е значителна стъпка в изследванията.

Предизвикателството на космическите лъчи

Въпреки успехите си, IceCube не е открил източник на неутрино с необходимото значение в миналото. Един източник се счита за доказан само ако вероятността за космически произход е 1:1,7 милиона (5 сигма). Досега неутрино с вероятност 3 сигма беше приписвано на блазар, други неутрино, открити през 2022 г. и 2023 г., имаха вероятности съответно 3,2 сигма и 4,2 сигма, които бяха свързани с активно галактическо ядро. Въпреки това търсенето на произхода на тези частици остава основно предизвикателство.

Комбинацията от резултатите от различни изследователски проекти, като гореспоменатото сътрудничество с KM3NeT и подобрените методи за откриване, може да хвърли светлина върху мистериозното поведение на космическите лъчи в бъдеще. Изследователите са уверени, че по-нататъшното развитие на експеримента IceCube ще допринесе значително за нашето разбиране за Вселената.